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◎本报记者 金 凤
为何月球在距今20亿年前依然有火山活动？嫦娥五号月球样品提供了新线索。3月23日，中国科学院紫金山天文台发布，中外科学家在进行了详细的岩相学、矿物学、微量元素地球化学和铁、镁、锶同位素分析后发现，单斜辉石堆晶可能对月球年轻火山的活动起到推波助澜的作用。研究结果发表在国际天文期刊《天体物理学杂志通讯》上。
“月球质量只有地球的1.2%，这么小的天体，理论上能量是有限的。科学家们根据美国阿波罗计划带回的月壤样品和月球陨石的研究推测，月球应该在距今约28亿年至30亿年前就停止火山活动了。但此前对嫦娥五号月球样品进行的研究显示，月球火山活动一直持续到20亿年前。”该论文共同通讯作者、中国科学院紫金山天文台研究员徐伟彪告诉科技日报记者，这一不同寻常的发现，一直吸引科学家们探究“月球为何会有如此强的火山活动，火山活动的能量来源是什么”。
要研究火山，就要研究火山岩浆产生的根源，分析月幔深部的物质成分。而月球玄武岩是月幔熔融形成的岩浆，经火山喷发至月球表面冷却结晶形成的岩石。通过对月表玄武岩的研究，可以管窥月幔深部的演化。
研究团队对两个玄武岩岩屑样品开展了三维CT扫描，确认岩屑样品是玄武岩岩屑，不是撞击熔体。
“研究火山岩浆，要重点分析月壤中的铁和镁。而外来天体撞击月球，会混染月球上的铁、镁同位素。此次研究证明，月壤存留的物质，是月球岩石本身的信息，没有其他天体物质的干扰。”徐伟彪说，这确保了研究结论的可靠性。
更重要的是，研究团队基于已获取的主微量元素及铁镁同位素数据，估算了嫦娥五号样品玄武岩的母岩浆成分，并对月球岩浆洋冷凝结晶过程进行了模拟计算。
“结果表明，嫦娥五号月球样品的铁镁同位素组成，指示了其月幔源区可能为橄榄石堆晶体和辉石堆晶体两种堆晶体的混合。晚期结晶的单斜辉石堆晶比例可能为20%—30%。单斜辉石堆晶富集，可以显著降低月幔的熔点，可能对月球年轻火山活动起到关键推动作用。”徐伟彪解释，月球形成早期是一枚火球，而单斜辉石堆晶是在月球内部持续冷却的过程中形成的，这类堆晶的熔点较低，这有利于降低月幔熔点。
“此次研究为我们了解月球为何演化到距今20亿年前还有火山活动提供了重要线索。同时也启示我们，天体演化具有多样性，这有助于我们探索包括地球在内的行星演化的规律和趋势。”徐伟彪说。
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